魯玉瑤，徐乃庫(kù)

(天津工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，改性與功能纖維天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387)

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反應(yīng)擠出-熔融紡絲法甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物纖維結(jié)構(gòu)與性能*

魯玉瑤，徐乃庫(kù)

(天津工業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，改性與功能纖維天津市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300387)

摘要：以含活潑叔氫原子的甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物(poly(BMA-co-BA))為基質(zhì)聚合物，過(guò)氧化苯甲酰(BPO)為引發(fā)劑，甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)為反應(yīng)單體，基于反應(yīng)擠出機(jī)理，制備改性甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物熔體，同時(shí)采用熔融紡絲法制備纖維，在冷卻固化過(guò)程中，將基于氫鍵和纏結(jié)作用的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)賦予纖維，使其具備吸油功能。研究纖維的吸油性能、耐油品溶解能力以及其它性能，并借助相關(guān)儀器對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，增加HEMA添加量或BA投料量均會(huì)提高所得纖維抵御油品溶解的能力，當(dāng)基質(zhì)聚合物相同時(shí)，在相同的吸油時(shí)間下，隨HEMA添加量的增加，所得纖維的吸油量增大，BA投料量較高時(shí)所得纖維對(duì)三氯乙烯的最大吸油量可達(dá)7.1 g/g，對(duì)四氯乙烯的最大吸油量可達(dá)8.0 g/g

關(guān)鍵詞：甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物；甲基丙烯酸羥乙酯；反應(yīng)擠出-熔融紡絲；吸油性能

0引言

近年來(lái)，油船及海上鉆井平臺(tái)油泄漏事故頻發(fā)，再加上含油工業(yè)廢水的有意或無(wú)意排放，水體已遭到嚴(yán)重污染，污染后的水體易對(duì)人類健康造成嚴(yán)重危害[1-2]，因此，如何快速有效地治理油污染已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)[3-5]。

作為一種新型的功能高分子材料，高吸油樹(shù)脂具有吸油量大、油水選擇性好以及握持油品能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在處理油污染方面受到廣泛關(guān)注，特別是以聚(甲基)丙烯酸酯為基質(zhì)的高吸油樹(shù)脂，由于其原料單體易得、價(jià)廉，且合成方法簡(jiǎn)單，近年來(lái)成為研究的熱點(diǎn)[6-10]。盡管聚(甲基)丙烯酸酯基高吸油樹(shù)脂被廣泛研究，但單一的粒狀形態(tài)限制了其應(yīng)用。

與聚(甲基)丙烯酸酯基高吸油樹(shù)脂相比，聚(甲基)丙烯酸酯基吸油纖維可被加工成多種形態(tài)產(chǎn)品，且本身具有比表面積大、使用和回收便利等優(yōu)點(diǎn)，因此，具有更為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。盡管如此，目前合成的聚(甲基)丙烯酸酯基高吸油樹(shù)脂均含有化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，在有機(jī)溶劑中不溶解，在加熱條件下不熔融，故難以直接將聚(甲基)丙烯酸酯基高吸油樹(shù)脂通過(guò)傳統(tǒng)紡絲方法紡制成纖維材料，因此，國(guó)內(nèi)外僅有少數(shù)學(xué)者采用新型方法制備了聚(甲基)丙烯酸酯基吸油纖維。Feng等[11-12]采用干濕紡絲法紡制聚甲基丙烯酸酯纖維，隨后采用后交聯(lián)技術(shù)于纖維大分子間構(gòu)建半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而制得了吸油纖維，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了研究，但該方法所得纖維強(qiáng)度較低，且制備過(guò)程繁瑣、易并絲，殘留有機(jī)溶劑易污染環(huán)境，其發(fā)展受到限制。Xu等[13-15]采用懸浮聚合法合成了含多重氫鍵作用的甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸羥乙酯共聚物，該共聚物具有在有機(jī)溶劑中可溶脹、溶脹狀態(tài)下加熱可流動(dòng)等特點(diǎn)，基于上述特點(diǎn)，Xu等采用凍膠紡絲法制備了相應(yīng)吸油纖維。研究發(fā)現(xiàn)，甲基丙烯酸羥乙酯含量較低時(shí)，共聚物成纖性較好，但所得纖維在吸油時(shí)由于氫鍵作用較弱會(huì)逐漸溶于油品，喪失吸油性能，而當(dāng)甲基丙烯酸羥乙酯含量較高時(shí)，共聚物成纖性極度變差，但所得纖維卻具有較好的吸油性能，這一矛盾限制了甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸羥乙酯共聚物纖維的發(fā)展。由此可見(jiàn)，先合成成纖性好的聚(甲基)丙烯酸酯，在紡絲成形過(guò)程中再將交聯(lián)結(jié)構(gòu)賦予纖維，是一條最為理想的聚(甲基)丙烯酸酯吸油纖維制備工藝路線。反應(yīng)擠出-熔融紡絲聯(lián)用技術(shù)為上述路線的實(shí)現(xiàn)提供了便利。Ma等[16-17]以甲基丙烯酸丁酯均聚物為基質(zhì)，過(guò)氧化苯甲酰為引發(fā)劑，甲基丙烯酸羥乙酯為反應(yīng)單體，采用反應(yīng)擠出-熔融紡絲聯(lián)用技術(shù)制備了吸油纖維。Mo等[18]以含少量甲基丙烯酸羥乙酯結(jié)構(gòu)單元的甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸羥乙酯共聚物為基質(zhì)，過(guò)氧化苯甲酰為引發(fā)劑，甲基丙烯酸羥乙酯為反應(yīng)單體，采用反應(yīng)擠出-熔融紡絲聯(lián)用技術(shù)制備了吸油纖維。研究發(fā)現(xiàn)，在上述反應(yīng)擠出-熔融紡絲制備吸油纖維過(guò)程中，由于基質(zhì)聚合物不含活性位，甲基丙烯酸羥乙酯單體難以接枝到基質(zhì)聚合物上，基本以均聚物的形式存在于熔體中，成纖后甲基丙烯酸羥乙酯均聚物與基質(zhì)聚合物間的氫鍵作用賦予纖維吸油而不溶于油的特性。

由于—CH—基團(tuán)的存在，丙烯酸丁酯均聚物或共聚物在受熱熔融過(guò)程中，丙烯酸丁酯結(jié)構(gòu)單元很容易以分子內(nèi)回咬、分子間氫捕捉以及β裂解的方式產(chǎn)生支化[19]，有利于大分子的纏結(jié)，進(jìn)而增強(qiáng)物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)，另外，由于活潑叔氫原子的存在，在反應(yīng)擠出-熔融紡絲過(guò)程中，在引發(fā)劑分解生成的自由基作用下，丙烯酸丁酯均聚物或共聚物極易轉(zhuǎn)化為大分子自由基，甲基丙烯酸羥乙酯單體不僅可以均聚，同時(shí)也可接枝于丙烯酸丁酯均聚物或共聚物大分子上，進(jìn)而于大分子內(nèi)或大分子間構(gòu)建起更多的氫鍵作用，進(jìn)一步增強(qiáng)物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此，本文以甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物為基質(zhì)聚合物，過(guò)氧化苯甲酰為引發(fā)劑，甲基丙烯酸羥乙酯為反應(yīng)單體，采用反應(yīng)擠出-熔融紡絲聯(lián)用技術(shù)制備吸油纖維，并對(duì)吸油纖維的相關(guān)結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行表征和分析。

1實(shí)驗(yàn)

1.1原料

甲基丙烯酸丁酯(n-BMA)，化學(xué)純，天津市福晨化學(xué)試劑研究所；丙烯酸丁酯(n-BA)，化學(xué)純，天津市福晨化學(xué)試劑研究所；甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)，化學(xué)純，天津市化學(xué)試劑研究所；聚乙烯醇(PVA)，纖維級(jí)，湖南省湘維有限公司；過(guò)氧化苯甲酰(BPO)，化學(xué)純，中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)上?；瘜W(xué)試劑公司；三氯乙烯，分析純，天津市化學(xué)試劑三廠；四氯乙烯，分析純，天津市化學(xué)試劑三廠；大豆油，嘉里糧油(天津)有限公司；機(jī)油，殼牌統(tǒng)一(北京)石油化工有限公司；泵油，天津世方化工有限公司。

1.2甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物合成

將24 g PVA與800 mL去離子水于1 000 mL燒杯中混合，加熱攪拌直至PVA完全溶解于去離子水中，降至室溫備用；將總體積為1 600 mL的甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯置于另一大燒杯中(甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯質(zhì)量比為8∶2時(shí)記為A，7∶3時(shí)記為B，9∶1時(shí)記為C)，將BPO(其質(zhì)量為單體總質(zhì)量的0.5%)與上述1 600 mL單體混合，并充分?jǐn)嚢柚敝罛PO完全溶解；將上述PVA水溶液和單體溶液以及4 000 mL去離子水移至10 L聚合釜中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于85 ℃下反應(yīng)5 h，隨后于95 ℃下繼續(xù)反應(yīng)1 h，取出產(chǎn)物，經(jīng)熱水、去離子水反復(fù)洗滌、干燥后，得白色粒狀共聚物。

1.3吸油纖維制備

按照表1稱取共聚物，量取HEMA, 并將BPO(其質(zhì)量為所量取HEMA質(zhì)量的0.5%)與HEMA混合，經(jīng)攪拌使BPO完全溶解于HEMA中，將HEMA、BPO溶液與上述共聚物在方形托盤(pán)中均勻混合；密封靜置12 h后，將混合物料喂入雙螺桿擠出機(jī)，采用反應(yīng)擠出-熔融紡絲聯(lián)用技術(shù)制備聚(甲基)丙烯酸酯熔體細(xì)流，經(jīng)水浴冷卻，熔體細(xì)流固化為初生纖維，儲(chǔ)存?zhèn)溆?。其中，雙螺桿擠出機(jī)1～6區(qū)溫度分別為140，180，190，190，200和200 ℃，熔體泵溫度為200 ℃，主機(jī)頻率、熔體泵頻率分別為6和29.1 Hz，噴絲組件溫度為120～180 ℃，采用8孔噴絲板、孔徑為0.5 mm。

表1　混合物料組成

1.4測(cè)試與表征

1.4.1直徑及比表面積

取L=0.03 m吸油纖維，采用日本奧林巴斯公司BX51型偏光顯微鏡(POM)測(cè)其5處直徑，取平均值，隨后將纖維作為圓柱體按下式計(jì)算其比表面積，所得數(shù)據(jù)如表1所示

(1)

式中，A為纖維比表面積，m2/g；d為纖維直徑，m；L為纖維長(zhǎng)度，m；M為纖維質(zhì)量g。

1.4.2靜態(tài)吸油

取1 g左右纖維，將其置于聚丙烯無(wú)妨布袋中，將布袋置于機(jī)油、泵油、大豆油、三氯乙烯、四氯乙烯等油品中，待達(dá)到測(cè)試時(shí)間時(shí)，將布袋取出，用濾紙去除布袋表面的油品，此外，對(duì)空布袋進(jìn)行同樣的處理，以扣除布袋的吸油量，最后按下式計(jì)算纖維吸油量

(2)

式中，Q為纖維吸油量，g/g；G2為纖維吸油后布袋總質(zhì)量，g；G1為纖維吸油前布袋總質(zhì)量，g；G0為吸油前纖維質(zhì)量，g。

1.4.3吸油過(guò)程觀察

取1cm長(zhǎng)纖維，將其置于載玻片上，蓋好蓋玻片，小心置于載物臺(tái)上，將三氯乙烯沿載玻片與蓋玻片縫隙滴入，采用日本奧林巴斯公司BX51型偏光顯微鏡(POM)觀察纖維吸油溶脹情況。

1.4.4動(dòng)態(tài)吸油

在磁力攪拌作用下，將3mL泵油分散于27mL去離子水中，取數(shù)根長(zhǎng)度為2cm的纖維，使其質(zhì)量接近1g，用線將纖維捆成一束，將該束纖維裝填至玻璃管中，在蠕動(dòng)泵作用下，將油水混合物泵入裝填有纖維的管中，循環(huán)吸油分別達(dá)5，10，15，20，25，30min時(shí)，將纖維束從玻璃管中取出，稱其質(zhì)量，按照式(2)計(jì)算纖維吸油量。

1.4.5TG測(cè)試

用德國(guó)NETZSCH公司STA409PC型熱重分析儀(TGA)在氮?dú)鈿夥障聦?duì)纖維樣品的耐熱性能進(jìn)行分析，溫度范圍為室溫～600 ℃，升溫速率為10 ℃/min。

1.4.6形貌觀察

用日本HITACHII公司X-4800型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)觀察纖維表面形貌，加速電壓為10.0kV；用美國(guó)FEI公司NOVANANOSEM230型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)觀察纖維斷面形貌，加速電壓為15.0kV。

2結(jié)果與討論

2.1纖維靜態(tài)吸油

以1，2，3，4，8，9#纖維為被測(cè)對(duì)象，研究HEMA添加量對(duì)纖維吸油性能的影響，結(jié)果如圖1和2所示。由圖1可以看出，當(dāng)纖維與三氯乙烯或四氯乙烯接觸較長(zhǎng)時(shí)間后，在相同的吸油時(shí)間下，隨HEMA添加量的增加，纖維吸油量增大；由圖2可知，相比8#纖維，9#纖維對(duì)3種油品的吸收能力均較強(qiáng)，其對(duì)機(jī)油的最大吸油量可達(dá)7.3g/g，對(duì)泵油的最大吸油量可達(dá)7.1g/g，對(duì)大豆油的最大吸油量可達(dá)7.3g/g。顯然這與反應(yīng)擠出過(guò)程中HEMA接枝[20]以及均聚生成結(jié)構(gòu)單元構(gòu)筑的氫鍵作用有關(guān)，這種基于氫鍵作用的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)可賦予纖維抗油品溶解的能力，進(jìn)而提高了纖維的吸油量。

圖1吸油量與時(shí)間關(guān)系曲線

Fig1Thecurvesofoilabsorbencyversustime

圖2　不同纖維樣品吸油曲線

盡管如此，當(dāng)纖維與三氯乙烯或四氯乙烯接觸時(shí)間繼續(xù)增加時(shí)，由于氫鍵遭到三氯乙烯或四氯乙烯的破壞，纖維部分溶于三氯乙烯或四氯乙烯，導(dǎo)致吸油量下降；而當(dāng)被測(cè)油品為機(jī)油、泵油和植物油時(shí)，纖維吸油量隨時(shí)間呈現(xiàn)了如下的變化趨勢(shì)：當(dāng)吸油時(shí)間<50min時(shí)，隨時(shí)間延長(zhǎng)，吸油量急劇增大，而當(dāng)時(shí)間超過(guò)50min后，隨時(shí)間增加，吸油量增大趨勢(shì)減緩，最終趨于平衡，完全不同于三氯乙烯或四氯乙烯的吸收曲線，顯然這與油品溶解纖維的能力有關(guān)。以1，5，8#纖維為被測(cè)對(duì)象，研究BA投料量對(duì)纖維吸油性能的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，BA投料量較高時(shí)所得5#纖維對(duì)三氯乙烯或四氯乙烯的吸收能力較佳，其對(duì)三氯乙烯的最大吸油量可達(dá)7.1g/g，對(duì)四氯乙烯的最大吸油量可達(dá)8.0g/g，顯然這與BA結(jié)構(gòu)單元對(duì)纖維物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)有關(guān)。

圖3吸油量與時(shí)間關(guān)系曲線

Fig3Thecurvesofoilabsorbencyversustime

2.2纖維吸油過(guò)程

以8，9#纖維為被測(cè)對(duì)象，觀察其吸收三氯乙烯過(guò)程，結(jié)果如圖4所示。

圖4　纖維樣品吸收三氯乙烯過(guò)程

由圖4可以看出，HEMA添加量為0時(shí)，三氯乙烯可在180s內(nèi)進(jìn)入纖維(8#)內(nèi)部，使其主體結(jié)構(gòu)遭到破壞，而當(dāng)HEMA添加量提高至50%，三氯乙烯難以快速進(jìn)入纖維(9#)內(nèi)部，只能使其由表至內(nèi)逐漸溶脹，由此可見(jiàn)，引入HEMA后，纖維抵御油品溶解的能力增強(qiáng)，這必然與基于氫鍵作用的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)有關(guān)。隨后以1，5，8#纖維為被測(cè)對(duì)象，研究了BA投料量對(duì)纖維吸油過(guò)程的影響。可以發(fā)現(xiàn)，在180s內(nèi)，三氯乙烯難以完全進(jìn)入BA投料量較高時(shí)所得的5#纖維內(nèi)部，而1和8#纖維主體結(jié)構(gòu)均已遭到三氯乙烯的侵蝕，由此可見(jiàn)，提高BA投料量也可增強(qiáng)纖維抵御三氯乙烯破壞的能力，即BA投料量也可影響物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)，與圖3反映的結(jié)果一致。

2.3纖維動(dòng)態(tài)吸油

為表征纖維對(duì)流動(dòng)油水混合物的處理能力，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)吸油量測(cè)試，結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，隨循環(huán)吸油時(shí)間的增加，纖維吸油量增加，表明纖維從流動(dòng)油水混合物中捕獲油品的能力要強(qiáng)于油水混合物洗脫油品的能力。

圖5纖維樣品的吸油曲線

Fig5Thecurvesofoilabsorbencyversustimeforthefibers

此外，由圖5還可以看出，當(dāng)基質(zhì)聚合物相同時(shí)，在相同循環(huán)吸油時(shí)間下，隨HEMA添加量的增加，纖維吸油量增大，由此可見(jiàn)，HEMA的引入有利于纖維對(duì)流動(dòng)油水混合物的處理，提高了其在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。

2.4纖維耐熱性能

在本文中，將失重2%時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度記為起始失重溫度。由圖6(a)和(b)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)HEMA添加量為0時(shí)，所得纖維起始失重溫度為232 ℃，失重速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)溫度為349 ℃，HEMA添加量提高至30%時(shí)，所得纖維起始失重溫度為269 ℃，失重速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)溫度為351 ℃，表明隨HEMA的引入，纖維熱穩(wěn)定性有所改善，顯然這與物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建有關(guān)。盡管如此，當(dāng)HEMA添加量增至50%時(shí)，所得纖維DTG曲線出現(xiàn)了兩重峰，峰值溫度分別為351和380 ℃，根據(jù)文獻(xiàn)[21]，380 ℃處的峰應(yīng)由HEMA均聚物降解引起[21]，這一現(xiàn)象表明，隨HEMA添加量的增加，HEMA均聚物被引入纖維中，使所得纖維含多種聚合物組分；此外，所得纖維起始失重溫度也降至212 ℃，顯然這與反應(yīng)擠出過(guò)程中生成的低分子量HEMA均聚物有關(guān)。除HEMA添加量外，BA投料量也會(huì)對(duì)纖維耐熱性能產(chǎn)生影響，結(jié)果如圖6(c)和(d)所示。1#纖維起始失重溫度為287 ℃，失重速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)溫度為371 ℃，而5#起始失重溫度為219 ℃，失重速率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)溫度為348 ℃，由此可見(jiàn)，BA投料量增加易弱化纖維的耐熱性能。

圖6　纖維樣品的TG、DTG曲線

2.5纖維形貌

纖維表面和斷面形貌如圖7和8所示。由圖7可以看出，1#纖維表面光滑、規(guī)整，而5#纖維的表面變得更為粗糙，規(guī)整性也變差，表明BA投料量增加，所合成聚合物的紡絲可紡性下降。此外，當(dāng)基質(zhì)聚合物相同時(shí)，改變HEMA的添加量，所得纖維也呈現(xiàn)了不同的形貌，如圖8所示。

圖7　纖維表面形貌

圖8纖維橫截面形貌

Fig8Cross-sectionmorphologiesofthefibers

由圖8可以看出，當(dāng)HEMA添加量較低時(shí)，所得纖維橫截面為規(guī)整圓形，當(dāng)HEMA添加量增至50%時(shí)，所得纖維橫截面偏離了圓形，表明隨HEMA添加量的增加，混合物料的紡絲可紡性變差。此外，TG/DTG曲線表明HEMA添加量較多時(shí)所得纖維含多種聚合物組分，但由圖8可以看出，纖維橫截面不存在明顯的兩相或多相結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明纖維中多種聚合物組分是相容的。在反應(yīng)擠出-熔融紡絲過(guò)程中，HEMA可以接枝到甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物上，也可均聚生成PHEMA，PHEMA與甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物是不相容的，但甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物與HEMA的接枝共聚物可充當(dāng)增容劑，使生成的PHEMA與基質(zhì)聚合物(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯共聚物)相容。

3結(jié)論

當(dāng)基質(zhì)聚合物相同時(shí)，在相同的吸油時(shí)間下，隨HEMA添加量的增加，所得纖維的吸油量增大。被測(cè)油品不同，與纖維相互作用也不同，故纖維對(duì)不同油品會(huì)呈現(xiàn)不同的吸油量變化曲線。BA結(jié)構(gòu)單元亦會(huì)影響纖維的物理交聯(lián)結(jié)構(gòu)，故BA投料量較高時(shí)所得纖維對(duì)三氯乙烯或四氯乙烯的吸收能力較佳。增加HEMA添加量或BA投料量均會(huì)提高所得纖維抵御油品溶解的能力。纖維從流動(dòng)油水混合物中捕獲油品的能力要強(qiáng)于油水混合物洗脫油品的能力，HEMA的引入有利于纖維對(duì)流動(dòng)油水混合物的處理，提高了其在實(shí)際應(yīng)用中的潛力。隨HEMA的引入，纖維熱穩(wěn)定性有所改善，但當(dāng)HEMA添加量較高時(shí)，HEMA均聚物被引纖維中，使所得纖維含多種聚合物組分，特別是低分子量的HEMA均聚物，易使纖維的耐熱性能下降。BA投料量增加，所合成聚合物的紡絲可紡性下降，所得纖維的耐熱性能下降，隨HEMA添加量的增加，混合物料的紡絲可紡性也會(huì)變差。

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文章編號(hào)：1001-9731(2016)07-07010-07

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51103099)；天津市應(yīng)用基礎(chǔ)及前沿技術(shù)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(12JCQNJC01600)；教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助項(xiàng)目(20111201120002)；中國(guó)博士后基金資助項(xiàng)目(2014M550143；2015T80221)

作者簡(jiǎn)介：魯玉瑤(1990-)，女，蘭州人，在讀碩士，師承徐乃庫(kù)副教授，主要從事新型功能高分子材料研究。

中圖分類號(hào)：O631；TQ342

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.07.003

Thestructureandpropertiesofthefiberbasedonthecopolymerofbutylmethacrylateandbutylacrylatepreparedviareactiveextrusion-meltspinning

LU Yuyao, XU Naiku

(TianjinKeyLaboratoryofFiberModificationandFunctionalFiber,SchoolofMaterialScienceandEngineering,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China)

Abstract:A mechanism of reactive extrusion was adopted to prepare the melt of modified poly (butyl methacrylate-co-butyl acrylate) when the copolymer of butyl methacrylate and butyl acrylate containing active tertiary hydrogen atoms was used as matrix polymer, and benzoyl peroxide and hydroxyethyl methacrylate were used as initiator and reactive monomer, respectively. Then the melt was spun into fiber via melt spinning. In the process of cooling solidification, the fiber was endowed with physical crosslinking structure based on hydrogen bonding and entanglement, and the fiber subsequently had the function of oil absorption. Thereafter, its oil absorption, the capability to resist oil, and other properties were investigated; additionally, its structure was characterized by using corresponding instruments. The results show that the fiber’s capability to resist oil can be improved when the addition amount of HEMA or the feed amount of BA increases. In addition, at the same absorption time, the oil absorbency of the fiber increases with increasing the content of HEMA when the same matrix polymer is used, and the maximum oil absorbency of the fiber which is prepared from the copolymer synthesizes with more BA monomer is 7.1 g/g for trichloroethylene and 8.0 g/g for tetrachloroethylene.

Key words:the copolymer of butylmethacrylate and butyl acrylate; hydroxyethyl methacrylate; reactive extrusion-melt spinning; oil absorption properties

收到初稿日期：2015-11-15 收到修改稿日期：2016-03-12 通訊作者：徐乃庫(kù)，E-mail: xunaiku@tjpu.edu.cn